JP2010254216A - 走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】片側の下肢機能が低下している搭乗者であっても、容易に旋回操作を行うことができる走行装置を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係る走行装置は、平行に配置された複数の車輪１Ｌ、１Ｒと、複数の車輪を回転自在に支持する車両本体と、車両本体上に設けられ、運転する際に搭乗者が搭乗するステップ４Ｌ、４Ｒと、ステッププレートをスライドさせるスライド機構と、ステッププレートのスライド量を検出する検出部と、スライド量に基づいて、複数の車輪の回転数をそれぞれ制御して旋回させる駆動部とを備える。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、複数の車輪を平行に配置した走行装置に関し、特に、搭乗者の重心移動によって前進、後進、左右旋回、停止等の制御を行う走行装置に関する。

従来から、人を搭乗させて二輪で走行する走行装置として、例えば特許文献１に記載されているような同軸二輪車が知られている。特許文献１には、横勾配のある路面で搭乗者の姿勢を垂直に保ちながら直進走行を実現するため、ハンドル若しくはステップの位置をモータ制御する走行装置が記載されている。

特許文献１に記載の走行装置では、ステップ若しくはハンドルのロール軸の傾きを算出して、これらの傾きが常に重力軸に平行になるようにロール軸の傾斜を制御している。このため、路面に傾きがない平坦面では、ステップの位置を変更することができない。

また、特許文献１に記載の走行装置では、搭乗者が搭乗する左右のステップは常に平行になるようにリンク機構で連結されている。この走行装置において旋回操作を行う場合、搭乗者が足首をロールさせることにより、左右のステップを傾ける必要がある。

このような走行装置は、足首がギプスなどで固定されていたり、片足が麻痺していたり下肢機能に何らかの障害を有する搭乗者に利用される場合がある。例えば、ギプスをつけた状態や片足麻痺状態でも、自力で歩行できる程度の怪我・障害の場合、移動時の負担を軽減させるためや、足の筋肉低下を軽減するため、また、バランス感覚を取るようなリハビリの一環として、このような走行装置が利用される。

しかしながら、このような搭乗者は足首をロールさせることが難しいため、特許文献１のように足首をロールさせることにより平行リンク機構を使用したステップを傾けて左右の旋回を行う方法では、角度の微調整が難しく、旋回性・操作性があまりよくない場合がある。また、旋回操作を行うことにより、搭乗者の足首に負担がかかる場合がある。

特開２００８−１２０３４７号公報

本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、下肢機能に障害を有する搭乗者であっても、容易に旋回操作を行うことが可能な走行装置を提供することである。

本発明の第１の態様に係る走行装置は、平行に配置された複数の車輪と、前記複数の車輪を回転自在に支持する車両本体と、前記車両本体上に設けられ、運転する際に搭乗者が搭乗するステップと、前記ステップをスライドさせるスライド機構と、前記ステップのスライド量を検出する検出部と、前記スライド量に基づいて、前記複数の車輪の回転数をそれぞれ制御して旋回させる駆動部とを備えるものである。

本発明の第２の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記スライド機構は、前記ステップの一部をスライドさせることを特徴とするものである。

本発明の第３の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記検出部は、前記スライド機構によりスライドされるステップの一部と、スライドされないステップの他の部分との間に設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第４の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記ステップに垂直に設けられたハンドルをさらに備え、前記ハンドルを回転又は進行方向に対して前後方向に移動させることにより、前記ステップがスライドすることを特徴とするものである。

本発明の第５の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記ハンドルに取り付けられ、搭乗者の下肢の一部が当接する当接部をさらに備えるものである。

本発明の第６の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記ハンドルは、前記車両本体の車幅方向において、前記ステップの左右端にそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第７の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記ステップは、前記車両本体の車幅方向で左右に分離されており、前記スライド機構は、前記左右のステップを進行方向に対して前後方向にスライドさせることを特徴とするものである。

本発明の第８の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記ステップは、前記車両本体の車幅方向で左右に分離されており、前記スライド機構は、前記左右のステップを進行方向に対して左右方向にスライドさせることを特徴とするものである。

本発明の第９の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記ステップは、前記車両本体の車幅方向で左右に分離されており、前記スライド機構は、前記左右のステップのそれぞれの面内で回転させることを特徴とするものである。

本発明の第１０の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記ステップは、前記車両本体の車幅方向で左右に分離されており、前記スライド機構は、前記左右のステップを前記車両本体上の上下方向にスライドさせることを特徴とするものである。

本発明の第１１の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記車両本体は、前記左右のステッププレートが連結された一対の側面部材と、前記一対の側面部材と回動可能に連結された車体上部材とを備えるものである。

本発明の第１２の態様に係る走行装置は、上記の走行装置において、前記車体上部材と平行に配置され、前記一対の側面部材と回動可能に連結された車体下部材をさらに備え、前記一対の側面部材、前記車体上部材、前記車体下部材は、平行リンク機構を構成することを特徴とするものである。

本発明によれば、下肢機能が低下している搭乗者であっても、容易に旋回操作を行うことが可能な走行装置を提供することができる。

実施の形態１に係る走行装置の構成を示す正面図である。 実施の形態１に係る走行装置の構成を示す側面図である。 実施の形態１に係る走行装置の構成の一部を示す図である。 図２Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図である。 図２Ａに示す走行装置の構成の一部を正面から見た図である。 実施の形態１に係る走行装置の検出部の構成を示す図である。 実施の形態１に係る走行装置の検出部の他の構成を示す図である。 実施の形態１に係る走行装置の検出部の他の構成を示す図である。 実施の形態１に係る走行装置の検出部の他の構成を示す図である。 図２Ａに示す走行装置において、搭乗者が旋回操作をする様子を示す図である。 図２Ａに示す走行装置において、搭乗者が旋回操作をする様子を示す図である。 図２Ａに示す走行装置において、搭乗者が旋回操作をする様子を示す図である。 実施の形態２に係る走行装置の構成の一部を示す図である。 図５Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図である。 図５Ａに示す走行装置の構成の一部を正面から見た図である。 図５Ａに示す走行装置のスライド機構の構成を示す図である。 図５Ａに示す走行装置のスライド機構の他の構成を示す図である。 図５Ａに示す走行装置のスライド機構の他の構成を示す図である。 実施の形態２に係る走行装置の検出部の構成を示す図である。 実施の形態２に係る走行装置の検出部の他の構成を示す図である。 実施の形態２に係る走行装置の検出部の他の構成を示す図である。 実施の形態２に係る走行装置の検出部の他の構成を示す図である。 実施の形態３に係る走行装置の構成を示す図である。 実施の形態３に係る走行装置の他の構成を示す図である。 実施の形態３に係る走行装置の他の構成を示す図である。 実施の形態３に係る走行装置の他の構成を示す図である。 実施の形態３に係る走行装置の他の構成を示す図である。 実施の形態３に係る走行装置の他の構成を示す図である。 実施の形態４に係る走行装置の構成の一部を示す図である。 図９Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図である。 図９Ａに示す走行装置の構成の一部を正面から見た図である。 実施の形態５に係る走行装置の構成の一部を示す図である。 図１０Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図である。 図１０Ａに示す走行装置の構成の一部を正面から見た図である。 実施の形態６に係る走行装置の構成を示す図である。 実施の形態６に係る走行装置の他の構成を示す図である。 実施の形態６に係る走行装置の他の構成を示す図である。 実施の形態６に係る走行装置の他の構成を示す図である。 実施の形態６に係る走行装置の他の構成を示す図である。 実施の形態６に係る走行装置の他の構成を示す図である。 実施の形態７に係る走行装置の構成の一部を示す図である。 図１２Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図である。 図１２Ａに示す走行装置のスライド機構の構成を示す図である。 図１２Ａに示す走行装置の構成の一部を正面から見た図である。 実施の形態８に係る走行装置の構成の一部を示す図である。 図１３Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図である。 図１３Ａに示す走行装置のスライド機構の構成を示す図である。 図１３Ａに示す走行装置の構成の一部を正面から見た図である。 実施の形態９に係る走行装置の構成の一部を示す図である。 図１４Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図である。 図１４Ａに示す走行装置の構成の一部を正面から見た図である。 実施の形態１０に係る走行装置の構成の一部を示す図である。 図１５Ａに示す走行装置の一構成例を正面から見た図である。 図１５Ａに示す走行装置の他の構成例を正面から見た図である。 図１５Ｃに示す走行装置のセンサの構成例を示す図である。 実施の形態１に係る走行装置の構成を示す正面図である。 実施の形態１に係る走行装置の構成を示す側面図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る走行装置の構成について、図１Ａ、１Ｂを参照して説明する。図１Ａ、１Ｂは、本実施の形態に係る走行装置１００の構成を示す図である。図１Ａは走行装置１００の進行方向側から見た正面図であり、図１Ｂは左側面図である。図１Ａ、１Ｂに示すように、走行装置１００は、車輪１Ｌ、１Ｒ、駆動手段２Ｌ、２Ｒ、車両本体３、ステップ４Ｌ、４Ｒ、ハンドル５を備えている。なお、以下の図において紙面に向かって左側が搭乗者側からみた右側に当たる。以下の説明において、正面図では搭乗者側からみた方向で表している。ここでは、車体上部材３Ｕ、車体下部材３Ｄ、側面部材３ＳＬ、３ＳＲを含む平行リンク機構を備える例について説明する。

本発明に係る走行装置は、同一軸心線上に配置された２個の車輪１Ｌ、１Ｒを備えた同軸二輪車である。２個の車輪１Ｌ、１Ｒは、平行に配置されている。車輪１Ｌ、１Ｒにはそれぞれ独立にモータ等の駆動手段２Ｌ、２Ｒが設けられている。駆動手段２Ｌ、２Ｒ間は、車両本体３によって連結されている。車両本体３は、上下に分割された車体上部材３Ｕ、車体下部材３Ｄ、及び、左右に分割された側面部材３ＳＬ、３ＳＲを含む平行リンク機構を有する。側面部材３ＳＬ、３ＳＲは、車輪１Ｌ、１Ｒを回転自在に支持している。

車体上部材３Ｕ、車体下部材３Ｄは互いに平行に配置されている。また、側面部材３ＳＬ、３ＳＲは左右に互いに平行に配置されている。車体上部材３Ｕ、車体下部材３Ｄは、それぞれ側面部材３ＳＬ、３ＳＲと回動可能に連結されている。車体上部材３Ｕ、車体下部材３Ｄ、側面部材３ＳＬ、３ＳＲが平行リンク機構を構成する。

なお、ここでは図示していないが、車両本体の任意の箇所には、ジャイロ等のセンサで検出された車両の傾きや、車両への荷重等の情報に応じて駆動手段２Ｌ、２Ｒの駆動を制御するための制御手段などの制御ユニットが設けられている。

走行装置１００は、ジャイロ等からの出力に応じて駆動手段２Ｌ、２Ｒを制御して、車輪１Ｌ、１Ｒの回転駆動を制御することで、倒立状態を維持する。また、搭乗者の重心移動により、倒立状態を維持しながら、前進、後進、停止等の制御を行うことができる。

また、走行装置１００は、後述するステップ４Ｌ、４Ｒのスライド量に基づいて、車輪１Ｌ、１Ｒの回転数を制御することより、左右旋回する。走行装置１００における旋回操作については、後に詳述する。

車両本体３の上側には、運転する際に搭乗者が立位状態や座位状態等で搭乗するステッププレートが設けられている。ステッププレートは、車両本体３の車幅方向で左右に分割されている。搭乗者から見て左側のステッププレートをステップ４Ｌ、右側のステップスレートをステップ４Ｒとする。ステップ４Ｌ、４Ｒは、平行リンク機構を構成する一対の側面部材３ＳＬ、３ＳＲにそれぞれ連結されている。

ステップ４Ｌ、４Ｒの間には、ハンドル５が設けられている。ハンドル５は、車両本体３に対してロール軸方向に傾斜可能にされると共に、ハンドル５とステップ４Ｌ、４Ｒとの間は、互いに垂直となるようにリンク機構（図示せず）で連結されている。

ここで、図２Ａ〜図２Ｃを参照して、本実施の形態に係る走行装置１００において旋回操作を行うためのスライド機構の構成について説明する。図２Ａは、実施の形態１に係る走行装置の構成の一部を示す図である。図２Ｂは図２Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図であり、図２Ｃは正面から見た図である。なお、図２Ｂにおいては、説明のため、ステップ４Ｌ、４Ｒを破線で示している。

図２Ａに示すように、ステップ４Ｌ、４Ｒは、進行方向に対して前後にスライド可能に設けられている。ステップ４Ｌと４Ｒは、リンク機構７等により一定の間隔を保つように連結されている。従って、ステップ４Ｌが進行方向に対して前方向にスライドした場合、ステップ４Ｒは進行方向に対して後方向にスライドする。

図２Ｂ、２Ｃに示す例においては、ステップ４Ｌ、４Ｒのそれぞれの裏面側には、スライドレール６が走行装置１００の進行方向に対して平行に設けられている。なお、スライドレールを取り付ける向きは、進行方向に平行に限定されるものではない。ステップ４Ｌ、４Ｒの裏面側には、車輪等のスライドローラ８が回転自在に取り付けられている。スライドローラ８は、スライドレール６内に配置される。

ステップ４Ｌ、４Ｒは、スライドローラ８が回転することにより、それぞれのスライドレール６に沿って移動する。なお、スライドローラ８は、ステップ４Ｌ、４Ｒに対して複数個ずつ設けられている。また、スライドローラ８に限らず、スライドチェーン等を用いることも可能である。

ここで、図３Ａ〜３Ｄを参照して、ステッププレートのスライド量を検出する検出部の構成について説明する。図３Ａ〜３Ｄは、本実施の形態に係る走行装置１００において用いられる検出部の構成例を示す図である。図３Ａに示す例では、ステップ４Ｌ、４Ｒのスライド量を検出する検出部として、位置検出センサ１０が設けられている。

位置検出センサ１０としては、例えば、ＬＥＤ発光素子と受光素子からなるもの、磁気センサを利用したもの、赤外線発光素子と受光素子からなるもの等を用いることができる。例えば、スライドするステップ４Ｒに発光素子を取り付け、車両本体３に受光素子を取り付けて、スライド量を検出することができる。

図３Ｂに示す例では、検出部として力センサ１１が設けられている。図３Ｂに示すように、スライドしない車両本体側に力センサ１１が取り付けられている。本例では、力センサ１１は、車両本体の前後にそれぞれ設けられている。また、スライドするステップ４Ｌ、４Ｒと力センサ１１との間には、それぞれバネ９が設けられている。なお、ここでは、ステップ４Ｌ、４Ｒと同時に移動するスライドローラ８と力センサ１１との間にバネ９が設けられている。

例えば、ステップ４Ｒが進行方向に対して前方にスライドすることにより、前方のバネ９が押し縮められて、前方の力センサ１１に応力がかかる。この応力を検出することより、ステップ４Ｌ、４Ｒのスライド量を検出することができる。なお、本例では、バネ９が設けられた例を示しているが、力センサ１１に力を伝達できるものであれば、他のものを用いてもよい。また、図３Ｂに示す例では、進行方向に対して前後に力センサ１１が設けられているが、前側のみ又は後ろ側のみに設けられていてもよい。

図３Ｃに示す例では、検出部として測長センサ１２が設けられている。スライドするステップ４Ｒ、４Ｌとスライドレール６の前後端との間にバネ９が設けられている。なお、ここでは、ステップ４Ｌ、４Ｒと同時に移動するスライドローラ８と力センサ１１との間にバネ９が設けられている。測長センサ１２がバネ９の長さの変化量を測長することにより、ステップ４Ｌ、４Ｒのスライド量を求める。なお、バネ９以外にも、長さ変化が発生するような部材を用いることが可能である。

なお、検出部の取り付け位置は、図３Ａ、３Ｂ、３Ｃにおいて図示された位置に限定されるものではなく、ステップ４Ｒ、４Ｌのスライド量が検出できればどの位置に取り付けてもよい。図３Ｄに示す例では、歪センサ１３がスライドするステップ４Ｌ、４Ｒに接するように設けられている。

次に、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃを参照して、本実施の形態に係る走行装置１００の旋回操作について説明する。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、図２Ａに示す走行装置１００において、搭乗者が旋回操作をする様子を示す図である。図４Ｂ、４Ｃの（ａ）は、搭乗者側から見た図を示しており、（ｂ）は右側面を示している。

図４Ａに示すように、旋回を行う場合、搭乗者は脚で曲がりたいほうのステップを進行方向に対して後ろに、逆側のステップを前にスライドさせる。図４Ｂに示すように、左に旋回する場合には、左側のステップ４Ｌを進行方向に対して後ろ側に、右側のステップ４Ｒを前側に出す。もちろん、左に旋回する場合に、左側のステップ４Ｌを進行方向に対して前側に、右側のステップ４Ｒを後ろ側に出すことも可能である。

上述した検出部は、ステップのスライド量を検出する。このスライド量に基づいて、複数の車輪１Ｌ、１Ｒの回転数がそれぞれ制御される。車輪１Ｌの回転数が車輪１Ｒの回転数よりも早くなるように、駆動手段２Ｌ、２Ｒがそれぞれの車輪１Ｌ、１Ｒを回転させることにより、走行装置１００は左に旋回する。

図４Ｃに示すように、右に旋回する場合には、右側のステップ４Ｒを進行方向に対して後ろ側に、左側のステップ４Ｌを前側に出す。上述した検出部は、ステップのスライド量を検出する。車輪１Ｒの回転数が車輪１Ｌの回転数よりも早くなるように、駆動手段２Ｌ、２Ｒがそれぞれの車輪１Ｌ、１Ｒを回転させることにより、走行装置１００は右に旋回する。

以上説明したように、本実施の形態に係る走行装置１００は、ステップをスライドする機構を採用することにより、足首をロールさせてステップ部分の角度を変えることなく、旋回操作を行うことができる。このため、下肢機能に障害を有する搭乗者が搭乗する場合でも、容易に旋回操作を行うことができる。また、ステップのスライド量に応じて旋回角度を簡便に変更することができるため、操作性を向上させることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る走行装置１００の構成について、図５Ａ、５Ｂ、５Ｃを参照して説明する。図５Ａは、実施の形態２に係る走行装置の構成の一部を示す図である。図５Ｂは図５Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図であり、図５Ｃは正面から見た図である。なお、図５Ｂにおいては、説明のため、ステップ４Ｌ、４Ｒを破線で示している。なお、以下の実施の形態において、走行装置００の基本的な構成は実施の形態１と略同様であるため説明を省略する。

本実施の形態では、ステップ４Ｌ、４Ｒの一部が進行方向に対して前後方向にスライド可能となっている。図５Ａに示すように、ここではステップ４Ｌ、４Ｒのハンドル側の３／４の領域がスライド可能なスライド部４ＬＳ、４ＲＳであり、左右の端の領域がスライドしない固定部４ＬＦ、４ＲＦとなっている。固定部４ＬＦ、４ＲＦは、例えば、側面部材３ＳＬ、３ＳＲにそれぞれ固定されている。

図５Ｂに示すように、スライド部４ＬＳ、４ＲＳは、進行方向に対して前後にスライド可能に設けられている。スライド部４ＬＳ、４ＲＳは、リンク機構７により一定の間隔を保つように連結されている。

スライド部４ＬＳと固定部４ＬＦとが対向する面には、スライド機構が設けられている。スライド機構としては、図６Ａに示すローラや、図６Ｂに示すスライドレール２１を用いることができる。また、図６Ｃに示すように、スライド部４ＬＳ側に固定され、固定部４ＬＦに固定されないＴ字部材２２を設けてもよい。Ｔ字部材２２とスライド部４ＬＳ、Ｔ字部材２２と固定部４ＬＦとの間にローラ２３が設けられる。

ここで、図７Ａ〜７Ｄを参照して、ステッププレートのスライド量を検出する検出部の構成について説明する。図７Ａ〜７Ｄは図３Ａ〜３Ｄに対応しており、検出部として、位置検出センサ１０、力センサ１１、測長センサ１２、歪センサ１３がそれぞれ設けられている。

本実施の形態では、検出部は、スライド機構によりスライドされるステッププレートの一部と、スライドされないステッププレートの他の部分との間に設けられている。図７Ａに示す例では、スライド部４ＬＳに受光素子が取り付けられており、固定部４ＬＦに発光素子が取り付けられている。

図７Ｂに示す例では、力センサ１１が固定部４ＬＦに取り付けられている。スライド部４ＲＳの一部は、力センサ１１に連結されており、応力を伝達することができる。なお、ステップ４Ｌ、４Ｒの下に力センサを取り付け、スライド量を検出することも可能である。図７Ｂでは、力センサ１１に応力を伝達する手段としてバネ９を用いているが、これに限定されるものではない。

図７Ｃに示す例では、測長センサ１２が固定部４ＬＦに取り付けられている。また、図７Ｄに示す例では、歪センサ１３が固定部４ＬＦに取り付けられている。スライド部４ＬＳの一部は、歪センサ１３に接触している。

このように、検出部をスライドするステッププレートの一部と、スライドされないステッププレートの他の部分との間に取り付けることにより、搭乗者が搭乗するステップ４Ｌ、４Ｒの地面からの高さを低くすることができる。これにより、搭乗者が走行装置１００に搭乗しやすくなる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る走行装置の構成について、図８Ａ〜８Ｆを参照して説明する。図８Ａ〜８Ｆは、本実施の形態に係る走行装置１００の構成の一部を示す図である。本実施の形態では、ハンドル５を回転させることにより、搭乗者が脚でスライドさせることなく、ステップ４Ｌ、４Ｒを前後にスライドさせる。なお、図８Ａ〜８Ｆでは、平行リンク機構を備える例について図示している。

図８Ａに示す例では、ハンドル５は左右に回転可能に設けられている。ハンドル５を回転させることにより、ステップ４Ｌ、４Ｒが連動してスライドする。例えば、リジッドな棒を用い、ハンドル５に棒の中心を固定し、棒の一端にステップ４Ｌを接続し、他端に４Ｒを接続することができる。

図８Ｂに示す例では、ハンドル５に、搭乗者の下肢の一部（脛、膝、腿等）が当接する当接部３０が設けられている。ここでは、当接部３０は、ハンドル５から進行方向に対して左右方向にそれぞれ突出するように設けられている。すなわち、当接部３０は、ステップ４Ｌ上、ステップ４Ｒ上のそれぞれに設けられている。

ハンドル５に取り付けた当接部３０を、搭乗者の左右の脚のいずれかの一部で前に押してハンドル５を回転させることにより、ステップ４Ｌ、４Ｒを連動してスライドさせることができる。例えば、搭乗者の右足で右側の当接部３０を前方に押すことにより、右側のステップ４Ｒを進行方向に対し前方に、左側のステップ４Ｌを進行方向に対して後方にスライドさせる。

これにより、スライド量に応じて、左右の車輪１Ｌ、１Ｒの回転数を変化させて、走行装置を旋回させることができる。なお、図８Ａ、８Ｂに示す例において、ハンドル５にセンサを取り付け、ハンドルに加えられた力を検出して、ステップ４Ｌ、４Ｒのスライド量を変化させることも可能である。

図８Ｃに示す例では、ハンドル５が進行方向に対して前後にスライドするようになっている。例えば、ハンドル５を進行方向に対して前方に動かした場合、右側のステップ４Ｒが前方に、左側のステップ４Ｌが後方にスライドするようにすることができる。これにより、右側の車輪１Ｒの回転数を左側の車輪１Ｌの回転数よりも多くなるようにして、走行装置１００が左旋回する。もちろん、ハンドル５を進行方向に対して後方に動かした場合に、左旋回するようにすることも可能である。

図８Ｄに示す例では、２本のハンドル５がそれぞれ左右のステップ４Ｌ、４Ｒにハンドルスライド機構３１を介して接続されている。それぞれのハンドル５には、それぞれ当接部３０が取り付けられている。搭乗者が、左右の脚のいずれか一方で、いずれかの当接部３０を前方に押して一方のハンドル５をスライドさせることにより、ステップ４Ｌ、４Ｒをスライドさせることができる。

なお、図８Ｃ、８Ｄに示す例において、ハンドル５の移動量を検出し、ステップ４Ｌ、４Ｒを連動させずに、車輪１Ｌ、１Ｒの回転量を変化させて旋回動作を実現することもできる。

図８Ｅに示す例では、２本のハンドル５が、ステッププレートの車幅方向の左右端に設けられている。すなわち、一方のハンドル５がステップ４Ｌの端に固定されており、他方のハンドルがステップ４Ｒの端に固定されている。搭乗者が、ハンドル５の一方を前方に押すことにより、ステップ４Ｌ、４Ｒを連動してスライドさせることができる。

図８Ｆに示す例では、図８Ｅに示すように、ステッププレートの左右端に固定された２本のハンドル５に、それぞれ当接部３０が設けられている。搭乗者が、当接部を脚で押すことにより、ステップ４Ｌ、４Ｒを連動してスライドさせることができる。

このように、本実施の形態によれば、搭乗者の脚への負担を軽減させ、容易に旋回操作を行うことが可能である。なお、本実施の形態では、搭乗者がハンドル５を回転させたり、前後にスライドさせたりする操作を必要とするが、これに限定されない。例えば、ハンドルの一部にスイッチを設けて、スイッチの押下又は傾きに応じて、ステップ４Ｌ、４Ｒをスライドさせる機構を設けることも可能である。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る走行装置１００の構成について、図９Ａ、９Ｂ、９Ｃを参照して説明する。図９Ａは、実施の形態４に係る走行装置の構成の一部を示す図である。図９Ｂは図９Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図であり、図９Ｃは正面から見た図である。なお、図９Ｂにおいては、説明のため、ステップ４Ｌ、４Ｒを破線で示している。

上述の実施の形態では、ステップ４Ｌ、４Ｒを走行装置の進行方向に対して前後方向に移動させる例について説明した。本実施の形態では、ステップ４Ｌ、４Ｒを進行方向に対して左右方向に移動させる。

図９Ａに示すように、ステップ４Ｌ、４Ｒは、進行方向に対して左右にスライド可能に設けられている。ステップ４Ｌと４Ｒは、リンク機構７により一定の間隔を保つように連結されている。従って、ステップ４Ｌが進行方向に対して左方向にスライドした場合、ステップ４Ｒも進行方向に対して左方向にスライドする。

図９Ｂ、９Ｃに示すように、ステップ４Ｌ、４Ｒのそれぞれの裏面側には、スライドレール６が走行装置１００の進行方向に垂直な方向に平行に設けられている。なお、スライドレールを取り付ける向きは、進行方向に対して垂直な方向に限定されるものではない。ステップ４Ｌ、４Ｒの裏面側には、車輪等のスライドローラ８が回転自在に取り付けられている。スライドローラ８は、スライドレール６内に配置される。

ステップ４Ｌ、４Ｒは、スライドローラ８が回転することにより、それぞれのスライドレール６に沿って移動する。なお、スライドローラ８は、ステップ４Ｌ、４Ｒに対して複数個ずつ設けられている。また、スライドローラ８に限らず、スライドチェーン等を用いることも可能である。ここでは、スライドレール６が１本設けられた例について説明しているが、２本以上設けてもよい。

なお、ステップ４Ｌ、４Ｒのスライド量を検出する検出部としては、図３Ａ〜３Ｄに示したもの等を用いることができる。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る走行装置１００の構成について、図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを参照して説明する。図１０Ａは、実施の形態５に係る走行装置の構成の一部を示す図である。図１０Ｂは図１０Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図であり、図１０Ｃは左側面から見た図である。なお、図１０Ｂにおいては、説明のため、ステップ４Ｌ、４Ｒを破線で示している。

本実施の形態では、ステッププレートの一部を進行方向に対して左右方向に移動させる。図１０Ａに示す例では、ステップ４Ｌ、４Ｒのそれぞれの前方と後方の部分に固定部４ＬＦ、４ＲＦが設けられている。前方と後方の固定部の間に、スライド部４ＬＳ、４ＲＳが設けられている。

なお、図１０Ｂに示すように、スライド部４ＬＳ、４ＲＳが移動するためのスライド機構は、上述した実施の形態４と同様のものを用いることができる。また、検出部としては、図７Ａ〜７Ｄに示したもの等を用いることができる。検出部は、スライド部４ＬＳと固定部４ＬＦ、又は、スライド部４ＲＳと固定部４ＲＦのいずれかの間に設けることが好ましい。これにより、搭乗者が搭乗するステップの高さを低くすることができ、乗り降りが容易になる。

実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る走行装置の構成について、図１１Ａ〜１１Ｆを参照して説明する。図１１Ａ〜１１Ｆは、本実施の形態に係る走行装置１００の構成の一部を示す図である。図８Ａ〜８Ｆと同様に、本実施の形態では、ハンドル５を回転させることにより、搭乗者が脚でスライドさせることなく、ステップ４Ｌ、４Ｒを左右にスライドさせる。

図１１Ａに示す例では、ハンドル５は左右に回転可能に設けられている。ハンドル５を回転させることにより、ステップ４Ｌ、４Ｒが連動して左右にスライドする。図１１Ｂに示す例では、ハンドル５に、搭乗者の下肢の一部（脛、膝、腿等）が当接する当接部３０が設けられている。

図１１Ｃに示す例では、ハンドル５を進行方向に対して左右に傾けることができるように構成されている。ハンドル５を左右のいずれかに傾けることにより、ステップ４Ｌ、４Ｒが連動して動作する。

図１１Ｄに示す例では、２本のハンドル５がそれぞれ左右のステップ４Ｌ、４Ｒに接続されている。それぞれのハンドル５には、それぞれ当接部３０が取り付けられている。搭乗者が、左右の脚のいずれか一方で、いずれかの当接部３０を前方に押して一方のハンドル５を動かすことにより、ステップ４Ｌ、４Ｒを左右にスライドさせることができる。

図１１Ｅに示す例では、２本のハンドル５が、ステッププレートの車幅方向の左右端に設けられている。図１１Ｆに示す例では、図１１Ｅに示すように、ステッププレートの左右端に固定された２本のハンドル５に、それぞれ当接部３０が設けられている。

実施の形態７．
本発明の実施の形態７に係る走行装置１００の構成について、図１２Ａ〜図１２Ｄを参照して説明する。図１２Ａは、実施の形態７に係る走行装置の構成の一部を示す図である。図１２Ｂは図１２Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図であり、図１２Ｃはスライド機構の構成を示す図であり、図１２Ｄは正面から見た図である。なお、図１２Ｃにおいては、説明のため、ステップを破線で示している。

本実施の形態では、ステップ４Ｌ、４Ｒが側面部材３ＳＬ、３ＳＲに対してそれぞれ回転可能に取り付けられている。図１２Ｃに示すように、ステップ４Ｌ、４Ｒは、軸４２に接続されている。ステップ４Ｌ、４Ｒのそれぞれの下には、軸４２を中心として円状に配置されたレール４０が設けられている。レール４０内には、球４１が設けられている。ステップ４Ｌ、４Ｒは、球４１がレール４０内を移動することにより、軸４２を中心として回転することができる。

図１２Ｄに示すように、ステップ４Ｌ、４Ｒのそれぞれの下に配置されている球４１はリンク機構７により一定の間隔を保つように連結されている。従って、ステップ４Ｌの下の球４１が反時計回りにレール４０内を移動した場合、ステップ４Ｒ下の球４１も反時計回りにレール４０内を移動する。ステップ４Ｌと４Ｒとは、ステッププレートの面内において連動して回転する。

例えば、左旋回をする場合は、搭乗者が右脚のつま先及び左足のつま先を左に向けるようにして、ステップ４Ｌ、４Ｒを左に回転させる。また、右旋回をする場合は、搭乗者が右脚のつま先及び左足のつま先を右に向けるようにして、ステップ４Ｌ、４Ｒを右に回転させる。

なお、ステップ４Ｌ、４Ｒのスライド量の検出部については、図３Ａ〜３Ｄに示したものと同様のものを用いることができる。これにより、ステップ４Ｌ、４Ｒのスライド量に応じて、走行装置を所望の方向に向けて旋回させることができる。

実施の形態８．
本発明の実施の形態８に係る走行装置１００の構成について、図１３Ａ〜１３Ｄを参照して説明する。図１３Ａは、実施の形態８に係る走行装置の構成の一部を示す図である。図１３Ｂは図１３Ａに示す走行装置の構成の一部を上部から見た図であり、図１３Ｃはスライド機構を示す図であり、図１３Ｄは正面から見た図である。なお、図１３Ｃにおいては、説明のため、ステップ４Ｌ、４Ｒを破線で示している。

本実施の形態では、ステッププレートの一部が、側面部材３ＳＬ、３ＳＲに対して回転可能に取り付けられている。図１３Ａに示す例では、ステップ４Ｌ、４Ｒのそれぞれの中央部に回転可能なスライド部４ＬＳ、４ＲＳが設けられている。ステップ４Ｌ、４Ｒのスライド部４ＬＳ、４ＲＳ以外の周辺部に固定部４ＬＦ、４ＲＦが設けられている。

なお、スライド機構については、実施の形態７で説明したものと略同様の構成であるため説明を省略する。スライド部４ＬＳ、４ＲＳとは、ステッププレートの面内において連動して回転する。

また、検出部としては、図７Ａ〜７Ｄに示したもの等を用いることができる。検出部は、スライド部４ＬＳと固定部４ＬＦ、又は、スライド部４ＲＳと固定部４ＲＦのいずれかの間に設けることが好ましい。これにより、搭乗者が搭乗するステップの高さを低くすることができ、乗り降りが容易になる。

実施の形態９．
本発明の実施の形態９に係る走行装置１００の構成について、図１４Ａ〜１４Ｃを参照して説明する。図１４Ａ、１４Ｂは、本実施の形態に係る走行装置１００の構成の一部を示す図である。図１４Ｃは、ステップのスライド機構を説明するための図である。本実施の形態では、ハンドル５を回転させることにより、搭乗者が脚でスライドさせることなく、ステップ４Ｌ、４Ｒを回転させる。

図１４Ａに示す例では、ハンドル５は左右に回転可能に設けられている。図１４Ｃに示すように、ステップ４Ｌ、４Ｒの下部には、それぞれレール４０内に球４１が配置されている。これらの球４１は、一定の間隔が保持できるように棒により連結されている。また、ハンドル５内にも球４１が設けられている。ハンドル５下の球４１は、ステップ４Ｌ、４Ｒとそれぞれ接続されている。

これにより、ハンドル５を回転させることにより、ステップ４Ｌ、４Ｒが連動して回転する。なお、図１４Ａに示す例において、ハンドル５にセンサを設け、印加される力を検出して、ステップ４Ｌ、４Ｒの回転量を決定することも可能である。

図１４Ｂに示す例では、ハンドル５に、搭乗者の下肢の一部（脛、膝、腿等）が当接する当接部３０が設けられている。スライド機構については、図１４Ｃに示した構成と同様のものを用いることができる。

搭乗者が、左右の脚のいずれか一方で、いずれかの当接部３０を前方に押して一方のハンドル５を回転させることにより、ステップ４Ｌ、４Ｒを回転させることができる。なお、搭乗者の脚が当接する当接部３０にセンサを設け、印加される力を検出して、ステップ４Ｌ、４Ｒの回転量を決定することも可能である。

実施の形態１０．
本発明の実施の形態１０に係る走行装置１００の構成について、図１５Ａ〜１５Ｄを参照して説明する。図１５Ａは、本実施の形態に係る走行装置の構成の一部を示す図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示す走行装置の一構成例を正面から見た図である。図１５Ｃは、本実施の形態に係る走行装置の他の構成例を正面から見た図であり、図１５Ｄは図１５Ｃに示す走行装置のセンサの構成例を示す図である。

図１５Ａに示すように、本実施の形態においては、ステップ４Ｌ、４Ｒは、側面部材３ＳＬ、３ＳＲ上でそれぞれ上下方向にスライド可能に設けられている。図１５Ｂに示すように、ステップ４Ｌ、４Ｒは、例えば、バネ等の弾性手段を介して車両本体に接続されている。

ステップ４Ｌとステップ４Ｒとの間には、油圧機構が設けられている。ステップ４Ｌ、４Ｒから押された左右の力の変化に応じて油圧機構が作用し、ステップ４Ｌ、４Ｒが上下する。例えば、左旋回時には、搭乗者が左側のステップ４Ｌに体重を多くかけることにより、右側のステップ４Ｒが左側のステップ４Ｌよりも上側に来るようにする。

油圧機構内部には、ステップ４Ｌ、４Ｒのそれぞれから加えられる力のつり合い位置が分かるように、例えばボール５２が配置されている。このボールの移動量に応じて、車輪１Ｌ、１Ｒの回転量を変化させて、旋回を行うことができる。

図１５Ｃに示す例では、ステップ４Ｌ、４Ｒのそれぞれの下側には、ステップ４Ｌ、４Ｒに加えられる力を検出するセンサ５３が設けられている。センサ５３としては、ストロークセンサ、圧力センサなどを用いることができる。

図１５Ｄに、ストロークセンサ５５を利用した例を示す。ストロークセンサ５５は、クッション５４、ピン５６を備えている。ステップ４Ｌ又は４Ｒに力が印加されると、クッション５４が押し縮められ、ピン５６挿入されることによる磁界変化が発生する。この磁界変化により、印加された力を検出する。

左右のセンサ５３の検出値を比較して、より多くの力がかかっているステップが下に、他方のステップが上にスライドするようにする。また、左右のセンサの検出値の差に応じて、旋回量が決定される。なお、両方のセンサ５３からの検出値のバランスが取れている場合には、旋回しない。また、上記の方法のいずれにおいても、ステップ４Ｌ、４Ｒのスライドによる旋回操作は、倒立が正常に開始した後に機能する。すなわち、走行装置に搭乗者が乗り降りしている途中では、ステップ４Ｌ、４Ｒのスライドによる旋回機能は動作しない。これにより、安全に走行装置に乗り降りすることができる。

実施の形態１１．
本発明の実施の形態１１に係る走行装置１００の構成について、図１６Ａ、１６Ｂを参照して説明する。図１６Ａ、１６Ｂは、本実施の形態に係る走行装置１００の構成を示す図である。図１６Ａは走行装置１００の進行方向側から見た正面図であり、図１６Ｂは左側面図である。

上記の実施の形態１〜１０では、平行リンク機構を備える走行装置の例について説明したが、本実施の形態では、平行リンク機構を備えない例について説明する。図１６Ａ、１６Ｂにおいて、図１Ａ、１Ｂと同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。図１６Ａ、１６Ｂに示すように、本実施の形態では、車両本体３は、車体上部材３Ｕ、側面部材３ＳＬ、３ＳＲからなり、実施の形態１で示した車体下部材３Ｄを備えていない。

ステップ４Ｌ、４Ｒは、側面部材３ＳＬ、３ＳＲにそれぞれスライド可能に接続されている。なお、図１６Ａに示す例では、車両本体の下側に、ジャイロ等のセンサで検出された車両の傾きや、車両への荷重等の情報に応じて駆動手段２Ｌ、２Ｒの駆動を制御するための制御手段などの制御ユニット６０が設けられている。

このようにリンク機構を用いない場合においても、搭乗者が搭乗するステップをスライドさせる機構を用いることができる。ステップ４Ｌ、４Ｒをスライドさせる機構としては、実施の形態１〜１０において説明した機構を用いることが可能である。例えば、ステップ４Ｌ、４Ｒが、進行方向に対して前後にスライド可能に設けられていてもよいし、左右にスライド可能に設けられていてもよい。また、ステップ４Ｌ、４Ｒが回転可能に設けられていてもよいし、上下にスライド可能でもよい。さらに、これらのステップ４Ｌ、４Ｒの一部がスライド可能であってもよい。

リンク機構をなくすことによって、ステップ４Ｌ、４Ｒの高さを低くした低床な走行装置を実現することができる。これにより、搭乗者の乗り降りを容易にすることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、搭乗者が搭乗するステップをスライドさせる機構を用いることにより、安定して旋回操作を行うことが可能である。これにより、搭乗者が足首をロールさせてステップの角度を変化させることないため、下肢機能に障害を有する搭乗者でも容易に旋回操作を行うことができる。また、本発明による走行装置をリハビリに使用することにより、バランス感覚を研ぎ澄ますとともに、足腰の筋肉を鍛えることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本発明は３個以上の車輪を有する走行装置にも適用できる。また、上述の例では、ハンドルを設ける例について説明したが、ハンドルはなくても構わない。さらに、補助イスを取り付け、座位状態で走行装置に搭乗する場合でも本発明は適用可能である。

１Ｌ、１Ｒ 車輪
２Ｌ、２Ｒ 駆動手段
３ 車両本体
３Ｕ 車体上部材
３Ｄ 車体下部材
３ＳＬ、３ＳＲ 側面部材
４Ｌ、４Ｒ ステップ
５ ハンドル
６ スライドレール
７ リンク機構
８ スライドローラ
９ バネ
１０ 位置検出センサ
１１ 力センサ
１２ 測長センサ
１３ 歪センサ
２０ ローラ
２１ スライドレール
２２ Ｔ字部材
２３ ローラ
３０ 当接部
３１ ハンドルスライド機構
４０ レール
４１ 球
４２ 軸
５０ バネ
５１ 油圧手段
５２ ボール
５３ センサ
５４ クッション
５５ ストロークセンサ
５６ ピン
６０ 制御ユニット
１００ 走行装置

Claims (12)

1. 平行に配置された複数の車輪と、
   前記複数の車輪を回転自在に支持する車両本体と、
   前記車両本体上に設けられ、運転する際に搭乗者が搭乗するステッププレートと、
   前記ステッププレートをスライドさせるスライド機構と、
   前記ステッププレートのスライド量を検出する検出部と、
   前記スライド量に基づいて、前記複数の車輪の回転数をそれぞれ制御して旋回させる駆動部と、
   を備える走行装置。
2. 前記スライド機構は、前記ステッププレートの一部をスライドさせることを特徴とする請求項１に記載の走行装置。
3. 前記検出部は、前記スライド機構によりスライドされるステッププレートの一部と、スライドされないステッププレートの他の部分との間に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の走行装置。
4. 前記ステッププレートに垂直に設けられたハンドルをさらに備え、
   前記ハンドルを回転又は進行方向に対して前後方向に移動させることにより、前記ステッププレートがスライドすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の走行装置。
5. 前記ハンドルに取り付けられ、搭乗者の下肢の一部が当接する当接部をさらに備える請求項４に記載の走行装置。
6. 前記ハンドルは、前記車両本体の車幅方向において、前記ステッププレートの左右端にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の走行装置。
7. 前記ステッププレートは、前記車両本体の車幅方向で左右に分離されており、
   前記スライド機構は、前記左右のステッププレートを進行方向に対して前後方向にスライドさせることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走行装置。
8. 前記ステッププレートは、前記車両本体の車幅方向で左右に分離されており、
   前記スライド機構は、前記左右のステッププレートを進行方向に対して左右方向にスライドさせることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走行装置。
9. 前記ステッププレートは、前記車両本体の車幅方向で左右に分離されており、
   前記スライド機構は、前記左右のステッププレートのそれぞれの面内で回転させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走行装置。
10. 前記ステッププレートは、前記車両本体の車幅方向で左右に分離されており、
    前記スライド機構は、前記左右のステッププレートを前記車両本体上の上下方向にスライドさせることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走行装置。
11. 前記車両本体は、前記左右のステッププレートが連結された一対の側面部材と、
    前記一対の側面部材と回動可能に連結された車体上部材とを備える請求項７〜１０に記載の走行装置。
12. 前記車体上部材と平行に配置され、前記一対の側面部材と回動可能に連結された車体下部材をさらに備え、
    前記一対の側面部材、前記車体上部材、前記車体下部材は、平行リンク機構を構成することを特徴とする請求項１１に記載の走行装置。

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